Kombination eines Rastertunnel- und Kraftmikroskopes mit einem Rasterelektronenmikroskop zur Untersuchung kleinster Dünnfilmstrukturen

Anders, M.

Book/Report

FZJ-2018-03352

Kombination eines Rastertunnel- und Kraftmikroskopes mit einem Rasterelektronenmikroskop zur Untersuchung kleinster Dünnfilmstrukturen

Anders, M. (Corresponding author)FZJ*

1990
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag, Berichte des Forschungszentrums Jülich 2405, 111 p. (1990)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/18817

Report No.: Juel-2405

Abstract: Die im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Techniken dienen alle dazu, ein Rastertunnelmikroskop zu einem hochauflösenden Analysegerät für kleinste elektronischeSchaltungen zu machen. Ein Rastertunnelmikroskop(RTM) wurde mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) kombiniert. Das REM dient als Hilfsmikroskop, um die Annäherung der Tunnelspitze des RTM an die Probe zu überwachen. Dies ist in Verbindung mit einer Grobpositioniermöglichkeit in alle drei Raumrichtungen besonders wertvoll. Ein derartiger Grobpositionierer wurde für das RTM entwickelt. Künstlich hergestellte Dünnfilmstrukturen und atomare Strukturen von Graphit und Gold wurden tunnelmikroskopisch abgebildet. Zum gezielten Auffinden und Abbilden eines einzelnen Dünnfilmobjektes mit dem RTM müssen zunächst Bilder von großen Feldern angefertigt werden. Zur schnelleren Bildaufnahme bei großen Bildfeldern wurden der speicherunterstützte Rastermodus und ein Verfahren zur automatischen Regelverstärkungseinstellung entwickelt. Um Dünnfilmproben untersuchen zu können, die auch isolierende Bereiche enthalten, muß das Mikroskop auch als Kraftmikroskop(RKM) arbeiten können. Dazu wurde ein piezoelektrischer Bimorph als Kraftsensor angebracht. Die bei RTM-Betrieb zwischen Spitze und Probe vorliegende Kraftableitung wurde gemessen. Sie liegt zwischen 1 N/m und 300 N/m. Die durch nicht retardierte van der Waals Wechselwirkung hervorgerufeneKraftableitung wurde berechnet. Sie reicht nicht aus, um die Meßwerte zu erklären. Für den Fall starker Kontaktwechselwirkung wurde mit stark vereinfachenden Annahmen ebenfalls die Kraftableitung berechnet. Für Abstände, bei denen elektrischer Kontakt zwischen Spitze und Probe besteht, stimmen die errechneten Werte etwa mit den Meßwerten überein. Die bei großen Abständen gemessene Kraftableitung kann jedoch durch Kontaktwechselwirkung nicht erklärt werden. Kraftableitungs- und Tunnelstrommessung wurden bei der Bildaufnahme gleichzeitig vorgenommen. Aus so gewonnenen Bildpaaren wurde Information über die Reichweite der Kraftwechselwirkung und in einem anderen Fall Information über die lokale Leitfähigkeit einer Probe gewonnen. Es wurde ein Potentiometrieverfahren entwickelt, das auch bei Proben mit isolierenden Oberflächenanteilen einsetzbar ist. Dieses Verfahren erlaubt erstmals Potentiometrie mit dem RTM/RKM an kleinsten elektronischen Bauelementen unter Betriebsbedingungen.

Contributing Institute(s):